【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纳米材料，特别涉及一种基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料及其制备方法与应用，属于材料科学领域。
技术介绍
1、普鲁士蓝及其类似物属于有机框架化合物，具有极好的生物相容性、优异的电子迁移率、大比表面积、高的光热转换效率和优异的催化性能等。普鲁士蓝及其类似物在能源、化工、生物检测、疾病诊疗等领域都具有广阔的应用前景。但是单一的普鲁士蓝或者其类似物因其固有的结构组成功能单一极大地限制了其应用。比如普鲁士蓝具有较高的光热性能，但因其结构中仅含有铁离子催化位点，催化活性不够理想；同样的，多金属位点的普鲁士蓝类似物，虽然催化性能较好，但受多金属元素的影响，其近红外紫外吸收较低，光热转换效率低下。这些都制约着它们更广泛的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料及其制备方法与应用，所述复合纳米材料兼具其优良的光热转换和催化性能，从而克服了现有技术中的不足。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术的一个方面提供了一种基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料，其包括立方体结构及针状结构；所述针状结构分布于立方体结构表面，且与立方体结构形成异质结；所述立方体结构及针状结构均由普鲁士蓝类似物组成。
4、在一个实施例中，所述立方体结构的直径为50-300nm，所述针状结构的长度为5nm-100nm，直径为2nm-20nm。
5、在一个实施例中，所述普鲁士蓝类似物的结构式
6、进一步的，所述针状结构原位形成于立方体结构的表面。
7、本专利技术的另一个方面提供了一种基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料的制备方法，其包括：
8、s1、提供包含过渡金属硝酸盐和柠檬酸三钠的溶液a、包含铁氰化钾的溶液b及包含硫酸亚铁盐的溶液c，所述溶液a、溶液b及溶液c的溶剂均包括去离子水；
9、s2、将所述溶液a与溶液b在室温下充分混合，之后在室温下静置，然后从所获反应混合物中分离出立方体结构；
10、s3、将所述立方体结构加入溶液c，并在60～110℃的温度条件下反应，以在所述立方体结构表面形成针状结构，从而得到所述复合纳米材料；
11、其中，所述立方体结构及针状结构均由普鲁士蓝类似物组成，且所述针状结构与立方体结构形成异质结。
12、在一个实施例中，所述过渡金属硝酸盐、柠檬酸三钠和铁氰化钾的摩尔比为2∶2～3∶1.5～3，例如2∶2.25∶2。
13、在一个实施例中，所述硫酸亚铁盐与立方体结构的质量比为2～3.5∶1.5～2.5，例如3∶2。
14、在一个实施例中，所述硝酸过渡金属盐包含但不限于铜、锰、镍、锌中的任一种或多种的组合。例如，所述硝酸过渡金属盐可以选自硝酸铜、硝酸锰、硝酸镍、硝酸锌中的任一种或多种的组合。
15、在一个实施例中，所述硫酸亚铁盐包括硫酸亚铁铵，且不限于此。
16、在一个实施例中，所述溶液a含有0.04～0.11mmol/ml硝酸过渡金属盐。
17、在一个实施例中，所述溶液b含有0.08～0.15mmol/ml铁氰化钾。
18、在一个实施例中，所述溶液c含有0.001～0.002mmol/ml硫酸亚铁盐。
19、在一个实施例中，步骤s2具体包括：在室温下将所述溶液a与溶液b混合并持续搅拌10min以上，之后在室温下静置12h以上，优选为12～24h，然后从所获反应混合物中分离出立方体结构。
20、在一个实施例中，步骤s3中所述反应的时间为3h-12h。
21、在一个实施例中，请参阅图1所示，所述的方法具体包括：
22、(1)在室温下，将过渡金属硝酸盐与柠檬酸三钠溶于去离子水中，搅拌至澄清得到溶液a，另外将铁氰化钾溶于去离子水中得到溶液b。将溶液a与溶液b混合，磁力搅拌器连续搅拌十分钟，之后在室温下放置一定时间后，离心并用去离子水洗涤可获得由普鲁士蓝类似物组成的立方体结构(简称为pba)。
23、(2)在室温下将硫酸亚铁铵溶于去离子水中，搅拌至澄清，再向所获的溶液c中加入上述立方体结构，在油浴锅中连续搅拌，离心得到沉淀并洗涤获得所述复合纳米材料，其亦可命名为普鲁士蓝类似物@普鲁士蓝异质结复合纳米材料(简称为pba@pb)。
24、示例性的，所述的方法具体包括如下步骤：
25、a)在室温下将硝酸铜与柠檬酸三钠溶于50ml去离子水中，搅拌至澄清得到溶液a；另外将铁氰化钾溶于50ml去离子水中得到溶液b。将溶液a与溶液b混合，磁力搅拌器连续搅拌十分钟后，在室温下放置一定时间，其后离心并用去离子水洗涤所获得的立方体结构。
26、b)在室温下将硫酸亚铁铵溶于20ml去离子水中，搅拌至澄清，再向其中加入上述立方体结构，在油浴锅中加热(60-110℃)并连续搅拌3h-12h，之后离心分离出沉淀，并洗涤获得所述复合纳米材料。
27、本专利技术的另一个方面提供了所述基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料在制备光热转换材料或氧化物酶模拟物中的用途。
28、本专利技术的另一个方面提供了一种光热转换材料，其包括所述基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料。
29、本专利技术的另一个方面提供了一种光热转换方法，其包括：以近红外光照射所述基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料，实现光热转换。
30、在一些情况下，还可以近红外相机等设备对此光热转换过程实时录像。
31、本专利技术的另一个方面提供了一种氧化物酶模拟物，其包括所述基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料。
32、进一步的，所述氧化物酶包括过氧化物酶，例如过氧化氢酶。
33、与现有技术相比，本专利技术的技术方案至少具有如下优点：
34、(1)提供的所述复合纳米材料结构独特且新颖，其兼具优异的光热转换性能和良好的过氧化氢酶催化活性，相较于单一的普鲁士蓝及普鲁士蓝类似物，所述异质结复合纳米材料具有多功能性，且其光热转换性能和酶活性明显提高，并还具有稳定性高等特点，能长期重复使用。
35、(2)提供的所述复合纳米材料通用制备方法简单易实施，成本低廉，利于规模化生产，并且具有普适性，可以拓展用于制备更多种异质结复合材料，从而有利于大幅拓展这种材料的应用前景。
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1.一种基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料，其特征在于，包括立方体结构及针状结构；所述针状结构分布于立方体结构表面，且与立方体结构形成异质结；所述立方体结构及针状结构均由普鲁士蓝类似物组成。
2.根据权利要求1所述的基于普鲁士蓝类化合物的复合纳米材料，其特征在于：所述立方体结构的直径为50-300nm，所述针状结构的长度为5nm-100nm，直径为2nm-20nm。
3.根据权利要求1所述的基于普鲁士蓝类化合物的复合纳米材料，其特征在于：所述普鲁士蓝类似物的结构式为NaxM[Fe(CN)6].zH2O，M选自过渡金属元素，x＝3～4，z＝14～16。
4.一种基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述过渡金属硝酸盐、柠檬酸三钠和铁氰化钾的摩尔比为2：2～3：1.5～3；和/或，所述硫酸亚铁盐与立方体结构的质量比为2～3.5：1.5～2.5；和/或，所述硝酸过渡金属盐包含铜、锰、镍、锌中的任一种或多种的组合；和/或，所述溶液A含有0.04～0.11mmol/mL硝酸
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2具体包括：在室温下将所述溶液A与溶液B混合并持续搅拌10min以上，之后在室温下静置12h以上，然后从所获反应混合物中分离出立方体结构；和/或，步骤S3中所述反应的时间为3h-12h。
7.权利要求1-3中任一项所述基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料在制备光热转换材料或氧化物酶模拟物中的用途。
8.一种光热转换材料，其特征在于，包括权利要求1-3中任一项所述的基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料。
9.一种光热转换方法，其特征在于，包括：以近红外光照射权利要求1-3中任一项所述的基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料，实现光热转换。
10.一种氧化物酶模拟物，其特征在于，包括权利要求1-3中任一项所述的基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料；所述氧化物酶包括过氧化物酶。
...【技术特征摘要】
1.一种基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料，其特征在于，包括立方体结构及针状结构；所述针状结构分布于立方体结构表面，且与立方体结构形成异质结；所述立方体结构及针状结构均由普鲁士蓝类似物组成。
2.根据权利要求1所述的基于普鲁士蓝类化合物的复合纳米材料，其特征在于：所述立方体结构的直径为50-300nm，所述针状结构的长度为5nm-100nm，直径为2nm-20nm。
3.根据权利要求1所述的基于普鲁士蓝类化合物的复合纳米材料，其特征在于：所述普鲁士蓝类似物的结构式为naxm[fe(cn)6].zh2o，m选自过渡金属元素，x＝3～4，z＝14～16。
4.一种基于普鲁士蓝类似物的复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述过渡金属硝酸盐、柠檬酸三钠和铁氰化钾的摩尔比为2：2～3：1.5～3；和/或，所述硫酸亚铁盐与立方体结构的质量比为2～3.5：1.5～2.5；和/或，所述硝酸过渡金属盐包含铜、锰、镍、锌中的任一种或多种的组合；和/或，所述溶液a含有0.04～0.11m...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄庆利，卢星辰，李远宏，王萌，
申请(专利权)人：徐州医科大学，
类型：发明
国别省市：
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